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Development and Validation of an Analytical Method for Phenolic Acid Extraction from Cereals and Quantification using HPLC-UV
Linnaeus University, Faculty of Health and Life Sciences, Department of Chemistry and Biomedical Sciences.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 30 credits / 45 HE creditsStudent thesisAlternative title
Entwicklung und Validierung einer analytischen Methode für Phenolsäure-Extraktion aus Getreide und Quantifizierung mittels HPLC-UV (German)
Abstract [en]

Cereals are rich in phenolic acids, a group of secondary plant metabolites that are associated with reduced risk of chronic diseases. The objective was to develop and internally validate a method for extraction and quantification of phenolic acids in cereals using HPLC-UV and to apply this method for quantification of the content of phenolic acids in several species of Swedish cereals. Different procedures for extraction of phenolic acids from cereal grains using acid or base hydrolysis with and without subsequent enzymatic treatment were tested. Both the extraction procedure and the chromatographic conditions for quantification with HPLC-UV were optimized. Phenolic acids from 14 cereal samples, representing different cultivars of rye, wheat, barley, and oat, were extracted and analyzed under optimized conditions. Using the optimized method, 15 phenolic acids could be quantified with limits of detection and quantification ranging from 0.4 to 11.4 µg/g and from 1.3 to 38.0 µg/g, respectively. The hydrolysis procedure and further sample treatment showed a substantial effect on the yield of phenolic acids from cereals. The highest yield was achieved by 90‑minute base hydrolysis at room temperature using sodium hydroxide solution containing ascorbic acid and EDTA. Mean recoveries ranged from 88 to 108%. The following phenolic acids were found in the analyzed cereal grains with ferulic acid being the most abundant one: p‑hydroxybenzoic acid, vanillic acid, vanillin, caffeic acid, syringic acid, ferulic acid, sinapic acid, and 3,4‑dihydroxybenzaldehyde. A further compound was p‑coumaric acid or the co‑eluting syringaldehyde or a mixture of both. The content of phenolic acids in Swedish cereals ranged from 6 µmol/g DM in rye to 3 µmol/g DM in oat and a barley cultivar. In conclusion, a simple and accurate method for extraction and quantification of phenolic acids in cereals was developed and successfully applied.

Abstract [de]

Getreide ist reich an Phenolsäuren, einer Gruppe pflanzlicher Sekundärmetabolite, die mit einem verringerten Risiko für chronische Erkrankungen in Verbindung gebracht wird. Ziel war es, eine Methode zur Phenolsäure-Extraktion aus Getreide und Quantifizierung mittels HPLC-UV zu entwickeln, intern zu validieren und diese im Anschluss anzuwenden, um den Phenolsäure-Gehalt in mehreren schwedischen Getreidearten zu quantifizieren. Verschiedene Verfahren zur Phenolsäure-Extraktion aus Getreide unter Verwendung von Säure- oder Basenhydrolyse mit oder ohne nachfolgender enzymatischer Hydrolyse wurden getestet. Es wurden sowohl das Extraktionsverfahren als auch die chromatographischen Bedingungen zur Quantifizierung mittels HPLC-UV optimiert. Phenolsäuren von 14 Getreideproben, darunter Kultivare von Roggen, Weizen, Gerste und Hafer, wurden unter optimierten Bedingungen extrahiert und analysiert. Mit der optimierten Methode konnten 15 Phenolsäuren mit Nachweisgrenzen von 0,4 bis 11,4 µg/g und Bestimmungsgrenzen von 1,3 bis 38,0 µg/g quantifiziert werden. Hydrolyseverfahren und weitere Probenbehandlung haben die Phenolsäure-Ausbeute von Getreide wesentlich beeinflusst. Die höchste Ausbeute wurde durch eine 90‑minütige Basenhydrolyse bei Raumtemperatur unter Verwendung von Natronlauge mit Ascorbinsäure und EDTA erzielt. Die mittlere Wiederfindung betrug 88 bis 108%. In den untersuchten Getreideproben wurden folgende Phenolsäuren gefunden mit Ferulasäure als häufigster Verbindung: p-Hydroxybenzoesäure, Vanillinsäure, Vanillin, Kaffeesäure, Syringasäure, Ferulasäure, Sinapinsäure und 3,4‑Dihydroxybenzaldehyd. Eine weitere Verbindung war p‑Cumarsäure oder der co‑eluierende Syringaldehyd oder eine Mischung aus beiden. Der Phenolsäure-Gehalt reichte von 6 µmol/g DM in Roggen bis 3 µmol/g DM in Hafer und einem Gerstenkultivar. Zusammenfassend wurde eine einfache und genaue Methode zur Phenolsäure-Extraktion und Quantifizierung in Getreide entwickelt und erfolgreich angewendet.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 68
Keywords [en]
Phenolic acids, cereals, extraction, HPLC-UV analysis
National Category
Food Science Analytical Chemistry
Identifiers
URN: urn:nbn:se:lnu:diva-77227OAI: oai:DiVA.org:lnu-77227DiVA, id: diva2:1240684
Subject / course
Chemistry
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-08-27 Created: 2018-08-22 Last updated: 2019-09-09Bibliographically approved

Open Access in DiVA

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File name FULLTEXT01.pdfFile size 1398 kBChecksum SHA-512
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Type fulltextMimetype application/pdf

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By author/editor
Amann, Laura
By organisation
Department of Chemistry and Biomedical Sciences
Food ScienceAnalytical Chemistry

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